微藻生物膜去污技術(shù)應用研究進展

張華，沈英，俞濤

（1.衢州職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院，浙江 衢州 324000；2.福州大學機械工程及自動化學院可再生能源實驗室，福建 福州 350108；3.華東理工大學生物工程學院生物反應器工程國家重點實驗室，上海 200237）

0 引言

隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活需求的持續(xù)增長以及淡水資源的不合理利用，生活污水、畜禽排泄物、食物垃圾滲濾液和醫(yī)藥化工污水等的排放量大幅增加[1]。若處理不當，這些廢棄水體會引起嚴重的環(huán)境污染，對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和人類健康造成嚴重威脅[2]。微藻可以吸收利用污水里的氮和磷，對污水里的重金屬等也有一定的吸附作用。微藻還能合成油脂、蛋白質(zhì)、抗氧化化合物等高附加值產(chǎn)品，其理論產(chǎn)油量遠高于油料作物，被認為是最理想的綠色清潔可再生生物質(zhì)資源。近年來，微藻生物膜培養(yǎng)技術(shù)因需水量小、收獲簡便、油脂品質(zhì)好等優(yōu)勢而備受關(guān)注，它通常是將藻類細胞附著在塑料、纖維、無機材質(zhì)等基體表面或內(nèi)部形成生物膜，當生物質(zhì)積累到一定厚度后通過機械刮削或擠壓方式采收，大大簡化了微藻生物質(zhì)的收集工藝，節(jié)省了培養(yǎng)成本[3]。

近年來，微藻生物膜培養(yǎng)技術(shù)總體呈現(xiàn)出從基礎(chǔ)研究到應用領(lǐng)域拓展、從單純培育到多種資源耦合培養(yǎng)、從單一應用到綜合開發(fā)利用的新局面，在污水凈化和生物燃料生產(chǎn)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了一定的應用潛力；同時，該技術(shù)面臨著生物膜產(chǎn)量低、難以兼顧生物量和油脂等的產(chǎn)率、野外培養(yǎng)技術(shù)或系統(tǒng)不成熟、推廣應用成本居高不下等困難和挑戰(zhàn)[3]。

本文綜述了微藻生物膜凈化污水和生產(chǎn)生物燃料等方面的國內(nèi)外最新成果，闡述了典型微藻去污生物膜系統(tǒng)的運行特點及產(chǎn)業(yè)應用前景，試圖對微藻生物膜去污技術(shù)存在的問題及關(guān)鍵技術(shù)進展及發(fā)展趨勢進行分析，以期為微藻生物膜處理污水技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)應用提供參考。

1 微藻生物膜去污技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

微藻生物膜培養(yǎng)源于自然界中微生物的貼壁生長特性[4]。相比懸浮培養(yǎng)，生物膜培養(yǎng)模式的技術(shù)綜合性強、集成度高、產(chǎn)業(yè)應用潛力大（表1），能顯著提升微藻的環(huán)境耐受性、去污能力和光利用效率[5]等。

表1 微藻生物膜去污技術(shù)及其應用Table 1 Wastewater treatment technology of microalgae biofilm and its application

續(xù)表1

微藻生物膜系統(tǒng)不僅可以高效凈化生產(chǎn)生活污水或地表徑流中過剩的營養(yǎng)物及其他污染物，而且其環(huán)境耐受性較強[2]。研究發(fā)現(xiàn)，顫藻生物膜在5 d內(nèi)能去除富營養(yǎng)化湖水中93.8%的總氮（TN）和79%的總磷（TP），去除二級污水94.5%的TN和73%的TP[19]。柵藻生物膜[22]對高濃度氨氮有較強的耐受性，能更有效地去除氨氮。Craggs將三角褐指藻和顫藻接種在波紋滾道表面反應器內(nèi)處理海洋排污口污水，可完全去除污水中銨和正磷酸鹽，且能保證菌株單一[23]。Palma H研究了小球藻生物膜對富磷鎳礦冶煉尾水的修復情況，發(fā)現(xiàn)在有效去除Ni，Co，Mn和Sr的同時，生物膜的總碳水化合物含量高達40.0%，脂肪含量提升了6.7～19.5%[24]。Huang Y發(fā)現(xiàn)，生物膜培養(yǎng)時，能接受有效光照的細胞超過40%，而懸浮培養(yǎng)時，能接受到有效光照的細胞只有2.5%[25]。Suka?ováK在微藻生物膜處理城市污水的實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著光照的增加，磷去除率和生物膜產(chǎn)量持續(xù)增加[7]。Yuan H對比了各色光線下小球藻和微綠球藻生物膜的生長情況，發(fā)現(xiàn)藍、紅光更能促進微藻的生長[9]。

國外對生物膜反應器系統(tǒng)的應用研究起步較早，比較典型的有ATS（Algal Turf Scrubbers）[2]，RABR（Rotating Algal Biofilm Reactor）[16]和屋頂生物膜系統(tǒng)[26]等。近幾年，國內(nèi)也積極投入基礎(chǔ)和應用研究，創(chuàng)新推出如多層平板生物膜系統(tǒng)[27]，HAPB（Heterotrophic-Assisted Photoautotrophic Biofilm）[28]，CPBR（Capillary-driven Photobioreactor）[29]和VAB（Vertical-Algal-Biofilm）[30]等多種技術(shù)模型。從結(jié)構(gòu)上看，生物膜去污系統(tǒng)可分為平板式、分離式和旋轉(zhuǎn)式等類型，具體見表2。

表2 典型的生物膜去污培養(yǎng)系統(tǒng)舉例Table 2 Examples of typical biofilm wastewater treatment culture systems

平板式系統(tǒng)多采用硬質(zhì)材料載體，生物膜浸入培養(yǎng)基中生長，具有結(jié)構(gòu)簡單、載體廉價易得、容易布置和應用潛力大的優(yōu)點。分離式系統(tǒng)多采用質(zhì)軟量輕、細密多孔的纖維載體，生物膜與培養(yǎng)液相對分開，載體多垂直、間隔布置。旋轉(zhuǎn)式系統(tǒng)的載體材質(zhì)與分離式系統(tǒng)類似，培養(yǎng)基相對靜止，載體纏繞在滾筒外表面循環(huán)旋轉(zhuǎn)，藻體附著在載體上?？傮w上看，這些系統(tǒng)具備一定的創(chuàng)新性和工程應用潛力，使研究者在反應器設(shè)計、生物膜培養(yǎng)和環(huán)境優(yōu)化控制等方面積累了不少理論和實踐經(jīng)驗。例如海洋農(nóng)場系統(tǒng)可充分耦合多種可再生能源，技術(shù)集成度較高，前景可觀[21]。分離式系統(tǒng)可將微藻生物膜從污水介質(zhì)中分離出來，使生物膜免受污水有害成分的影響，同時有效改善光透過性，提高光利用率和營養(yǎng)物質(zhì)擴散速率。

2 微藻生物膜去污技術(shù)存在的問題

理論上，微藻生物膜的集中度較高；實際上，由于過度遮蔭和養(yǎng)分限制，底層生物膜的生物量通常較低[5]。相比懸浮培養(yǎng)，生物膜能讓更多的細胞接受到光照，光耐受性和總利用效率也高，但是，下層生物膜的生長依然受限[31]。Huang Y研究了光照對小球藻生物膜生長的影響，發(fā)現(xiàn)在120 μmol/（m2·s）的光照強度下，只有生物膜上層41.31μm厚度內(nèi)的微藻細胞能有效地接受光照，底層生物膜所受光照和養(yǎng)分均不足，總體生物量也不高[25]。Shen Y培養(yǎng)鏈帶藻生物膜時發(fā)現(xiàn)，在不同生長階段，生物量和脂類積累所需的光照強度差異很大，這可能與生物膜厚度增加有關(guān)；厚度增加使得生物膜通透性降低，導致遮蔭和養(yǎng)分限制，不利于生物量的進一步積累，必須將光照強度提高才能滿足生物膜的生長需要[5]。生物膜通透性越好，微藻生長就越快。但是，在生長后期，生物膜的穩(wěn)定性普遍變差，易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。Christenson L利用RABR反應器凈化污水，發(fā)現(xiàn)再生長的生物膜在18～19 d后發(fā)生脫落[16]。Zheng Y研究微藻光合作用產(chǎn)生的氧氣泡粘附載體的機制及其對生物膜結(jié)構(gòu)的影響時，監(jiān)測到了生物膜濃度降低的現(xiàn)象[11]。所以，為了便于生物質(zhì)集中，生物膜還要保證結(jié)構(gòu)完整性。綜上所述，生物膜的通透性與完整性是相對矛盾的，平衡二者之間的關(guān)系值得深入研究。

獲得高產(chǎn)率的生物質(zhì)和高附加值代謝物也是微藻生物膜去污技術(shù)重點關(guān)注的方面。但由于污水環(huán)境在鹽度、重金屬含量、酸堿性等方面均有所差異，加上光照、溫度等自然條件殘酷多變，微藻生物量和代謝物積累差異很大，獲得的油脂量普遍低且不穩(wěn)定[3]。例如，Wu X D用小球藻生物膜深度凈化豬糞污水，微藻脂類含量為10.17%，而懸浮液中該藻類的脂質(zhì)含量為14.29%[14]。Shen Y利用豬糞污水進行生物膜培養(yǎng)和懸浮培養(yǎng)布朗葡萄藻的試驗，結(jié)果表明，布朗葡萄藻生物膜的脂質(zhì)含量僅為11.6%，低于懸浮培養(yǎng)時的24.8%[32]。有研究人員試圖通過提高光生物反應器的集成度來增加單位面積的生物量，如采用多層封閉式管道反應器和新型跑道池反應器提高生物膜產(chǎn)率，但反應器本身結(jié)構(gòu)復雜，會導致造價和能耗較高[15]。而采用營養(yǎng)抑制、高鹽度或重金屬誘導、基因編輯等策略脅迫刺激細胞多合成油脂和碳水化合物，往往會導致生物量降低[33]。因此，單一的生物膜培養(yǎng)模式在保證一定生物量的同時往往難以獲得高產(chǎn)率的附加值產(chǎn)品。

目前，生物膜去污反應器系統(tǒng)普遍存在技術(shù)不成熟、容易被污染和運營成本高等問題。例如，周布式垂直平板系統(tǒng)處于中試運營階段，綜合效益較高，但生物膜浸在污水中，降低了透光度[18]。砂層生物膜[20]和海洋農(nóng)場[21]對拓展微藻生物膜的培養(yǎng)空間有積極的啟發(fā)意義，但目前只是處于試驗或設(shè)想階段。對于藻液分離式系統(tǒng)，泡沫和纖維等材料的多孔性雖有助于微藻細胞的吸附和采收，但也會滯留污染物，長期使用容易被污染。此外，這些系統(tǒng)絕大多數(shù)還處于中低試階段，運行成本較高。

3 微藻生物膜去污關(guān)鍵技術(shù)分析與發(fā)展趨勢

3.1 平衡生物膜結(jié)構(gòu)完整性與通透性

微藻生物膜的生長是一個動態(tài)過程，包括初始吸附階段、快速生長階段、緩慢增長和脫落階段。初始吸附是生物膜接種和生長的基礎(chǔ)，受藻種特性、載體特征和培養(yǎng)環(huán)境等的綜合影響。絲狀藻（顫藻和鐮形纖維藻等）通常纏繞成團塊，比球藻更容易吸附和收獲[34]。在載體材料方面，常見通過表面微加工、表面改性和新結(jié)構(gòu)設(shè)計等方法促進生物膜接種的報道。Ji L以蚌殼粉為原料，經(jīng)碳酸鉀活化和L-精氨酸修飾制成了帶正電的多孔性材料，該材料能夠吸附帶負電的小球藻細胞快速聚集和接種，使生物膜保持良好的微觀形貌和較長的存活時間[35]。有研究綜合考慮了污水環(huán)境特性和載體特征對微藻生物膜初始吸附的影響，發(fā)現(xiàn)隨著污水表面張力的降低，在疏水載體表面上的生物膜會持續(xù)減少[10]。初始吸附完成后，生物膜生長速度加快，胞外聚合物（Exopolysaccharides，EPS）分泌增加，EPS在保證生物膜穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)完整性方面起關(guān)鍵作用[36]。一般認為胞外多糖為生物膜的形成提供了細胞粘附和保護作用，胞外蛋白帶負電荷的氨基團與多價陽離子的靜電吸引作用會促進微藻絮凝體的形成[32]。

值得注意的是，微藻與藻細菌的協(xié)同效應在保證生物膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面起關(guān)鍵作用。藻-菌協(xié)同作用源于活性污泥等污水治理中的生物絮凝現(xiàn)象，在活性污泥中加入微藻能改善污泥的熱值和細胞組成，有利于微藻的生長、富集和回收，COD和營養(yǎng)鹽的去除效果也變得更好[37]。Yang L利用絲狀真菌的生物絮凝作用，將其與小球藻共培養(yǎng)凈化污水，提高了微藻采收率，總懸浮物和營養(yǎng)物去除率分別為93.0%和88.0%，可產(chǎn)生35.2%的脂肪[38]。Zamalloa C深入研究了社區(qū)生活污水中柵藻生物膜的生長情況，研究結(jié)果顯示，最初的生物膜由柵藻構(gòu)成[圖1（a）]，隨著時間的推移，藻種類型發(fā)生很大改變，絲狀藍綠藻和顫藻在生物膜表面占據(jù)優(yōu)勢，柵藻主要存在于生物膜內(nèi)部[圖1（b）]，使生物膜更加穩(wěn)定。這主要歸功于污水環(huán)境的雜生藻和細菌等胞外聚合物的交聯(lián)和粘附功能形成的保護層。保護層為生物膜提供了穩(wěn)定的生長空間，且能承受持續(xù)的水流剪切力，保證了系統(tǒng)長期運行[26]。因此，在生物膜培養(yǎng)，尤其是野外放大培養(yǎng)中，要重視藻-藻或藻-菌之間的協(xié)同作用，以促進生物膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

圖1 生物膜的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.1 Scanning electron microscopy（SEM）pictures of the microalgae biofilm

同時，適度的生物膜通透性有助于光線和營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸，促進生物膜的生長。Zheng Y為加快柵藻生物膜接種，借助于鐮形纖維藻的交聯(lián)和纏繞作用形成了大量的藻-藻絮凝體，利用絮凝體多微孔結(jié)構(gòu)的特點提高了營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞效率，使生物膜的產(chǎn)量提高了90.15%[34]。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)，細胞呼吸作用也會影響生物膜的結(jié)構(gòu)和生長[11]。研究人員在吸附材質(zhì)表面噴涂聚四氟乙烯PTFE乳液，測試了PTFE量與粘附氣泡數(shù)量和生物膜濃度的關(guān)系，結(jié)果顯示：1%PTFE處理的表面使生物膜濃度增加了9.26%，這是因為微藻細胞在光合作用中釋放的O2會以氣泡的形式聚集和粘附在載體表面上，導致生物膜具有多孔性（多孔率為9.43%），有利于光線、溶解氧的擴散和營養(yǎng)物質(zhì)在生物膜中的傳遞，進而提高生物量；而5%PTFE處理的表面卻使生物膜濃度降低了15.30%，這是因為隨著PTFT量的增加，聚集在吸附材質(zhì)上的氣泡逐漸越多，當增多到一定程度時，氣泡就會脫離出去，生物膜中的部分細胞也會被氣泡帶走，導致多孔性過度（20.94%）而生物膜濃度降低。實際上，過于松散的生物膜結(jié)構(gòu)雖能提高光照和養(yǎng)分的傳遞效率，但也會破壞生物膜的完整性，從而發(fā)生脫落現(xiàn)象。

綜上所述，初始吸附、EPS以及藻菌的協(xié)同作用是平衡生物膜的通透性與完整性的關(guān)鍵因素。生物膜穩(wěn)定性變差或脫落是由多種因素綜合作用導致多孔性過度的結(jié)果。

3.2 兼顧生物膜積累和高附加值產(chǎn)品產(chǎn)率

由于單一的自養(yǎng)生物膜培養(yǎng)模式在保證一定生物量的同時往往難以獲得高產(chǎn)率的附加值產(chǎn)品，必須進一步創(chuàng)新生物膜培養(yǎng)模式，提高光照等環(huán)境條件以及營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸利用效率。Ye Y L構(gòu)建了一種異養(yǎng)輔助培養(yǎng)小球藻生物膜模式（HAPB），見圖2。在光自養(yǎng)基礎(chǔ)上添加最佳配比的碳源和氮源，增強了生物膜的透光能力（比光自養(yǎng)提高64%），改變了細胞內(nèi)脂肪生成途徑，促進了生物膜生長和脂肪積累[28]。研究發(fā)現(xiàn)，微藻細胞的體積比光自養(yǎng)模式下增大了36%，表層生物膜細胞中的葉綠素a和總?cè)~綠素含量比光自養(yǎng)模式低。進一步分析可知，橢球狀的微藻細胞直徑越大，生物膜結(jié)構(gòu)的孔隙率越高；隨著生物孔膜孔隙率的增加，養(yǎng)分轉(zhuǎn)移效率也增加；葉綠素含量較低意味著生物膜上層的細胞可能吸收的光子減少，更多的光子穿透到生物膜內(nèi)部，使得生物膜內(nèi)部的光合作用增強，更多的光和營養(yǎng)物質(zhì)進入生物膜下層，促使生物膜下層的細胞大量合成脂質(zhì)。

圖2 異養(yǎng)輔助光自養(yǎng)生物膜Fig.2 Heterotrophic-assisted photoautotrophic biofilm

相比于自養(yǎng)培養(yǎng)，混合營養(yǎng)下的生物膜可以最大限度地利用所有投入的資源（光照和無機、有機碳），減少生物膜下層接受光照和養(yǎng)分受限的影響，從而提高生物質(zhì)和油脂等產(chǎn)量。在混合營養(yǎng)條件下，微藻生物膜的生物量比純自養(yǎng)生物膜高出2～3倍，油脂積累量高出2～10倍[31]。這是因為混合營養(yǎng)條件提供了過多的碳通量，促進了胞外多糖的積累和釋放。胞外多糖有助于生物膜形成，還可以轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫男问焦┪⑸锷L。近年來，利用EPS來刺激生物膜油脂合成的研究吸引了學者們的注意。Zhuang L L在懸浮固相光生物反應器中研究了環(huán)境細菌EPS預涂吸附載體對柵藻生物膜生長的影響，研究發(fā)現(xiàn)附著的微藻的生物量顯著提高（230%），同時微藻細胞的蛋白質(zhì)含量也得到了有效提升[39]。Shen Y為解決布朗葡萄藻生物膜的生物量和脂肪積累不能同時增加的問題，對培養(yǎng)14 d的布朗葡萄藻生物膜進行EPS刺激，大大提升了油脂含量和品質(zhì)[32]。此外，混合營養(yǎng)培養(yǎng)還能進一步提高微藻的環(huán)境耐受性。高濃度污水的氨氮毒性一般不利于微藻生長，但Li X T發(fā)現(xiàn)，混合營養(yǎng)培養(yǎng)時，螺旋藻對高銨的耐受性增強，同時高銨對微藻中碳水化合物合成的抑制程度比自養(yǎng)培養(yǎng)時強，使得脂類含量增加[40]。

綜上所述，微藻生物膜去污技術(shù)既要關(guān)注污水凈化效果，也要追求高效的生物質(zhì)和高附加值代謝物積累?；旌蠣I養(yǎng)生物膜培養(yǎng)可以最大限度地利用所有投入的資源，進一步增強光照和營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸和利用效率，有效提高生物膜生物量和油脂積累，提高生物膜的環(huán)境耐受性，具有顯著的綜合優(yōu)勢。需要指出的是：額外添加碳源和氮源增加了成本，但降低空間大；在污水環(huán)境中培養(yǎng)生物膜，光照和營養(yǎng)物質(zhì)的傳輸利用機制還要深入研究。

3.3 創(chuàng)新生物膜去污系統(tǒng)及培養(yǎng)模式

開發(fā)節(jié)能、低成本、運行穩(wěn)定的新型生物膜去污系統(tǒng)是生物膜去污技術(shù)推廣的重點工作。要在現(xiàn)有反應器系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加大投入力度，改進劣勢，綜合優(yōu)勢，推進生物膜去污系統(tǒng)的成熟和產(chǎn)業(yè)應用。如屋頂平板式生物膜系統(tǒng)耦合處理居民社區(qū)分散的生活污水，在逐年提升的城鎮(zhèn)化社區(qū)除污設(shè)施建設(shè)中有參考價值。旋轉(zhuǎn)式生物膜系統(tǒng)的持續(xù)運轉(zhuǎn)能力強，便于實現(xiàn)生物膜收集的自動化。臥式平板反應器的除污速度快，采用自然光照，運行平穩(wěn)，易于擴大規(guī)模。這兩種生物膜系統(tǒng)在集中式污水處理站有推廣價值。中試的螺旋藻生物膜試驗系統(tǒng)若采用更經(jīng)濟的吸附材料，將具有很大的應用空間[3]。HAPB系統(tǒng)雖然還處于實驗室水平，但如果擴大研究規(guī)模，優(yōu)化物質(zhì)傳輸效率，未來能達到推廣應用的水平。砂層生物膜含水量低，易剝離，為拓寬微藻生物膜的培養(yǎng)空間提供了思路。

近年來，一些學科交叉技術(shù)應用到了生物膜培養(yǎng)領(lǐng)域。以CPBR反應器為例，藻體生物膜和培養(yǎng)基相對分離，營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)毛細作用輸送到載體，改善了營養(yǎng)物質(zhì)的運輸方式，降低了能耗，光利用效率是懸浮培養(yǎng)的10倍，生物膜產(chǎn)率、油脂以及碳水化合物含量均獲得較大提升[29]。沈英基于CPBR獲得高產(chǎn)量螺旋藻和衣藻生物膜的同時，對生物膜施加磁場激勵，得到兩種藻的碳水化合物含量分別為30.5%和60.8%，相較于對照組分別增加了17%和16%。該研究利用磁場激勵改善微藻細胞的代謝過程，促使微生物細胞膜上蛋白質(zhì)中金屬離子的形態(tài)和運輸發(fā)生改變，進而促進了碳水化合物的合成[41]。多學科交叉技術(shù)與生物膜培養(yǎng)相結(jié)合，為拓寬生物膜培養(yǎng)模式提供了參考價值。

4 結(jié)論與展望

第二次全國污染源普查數(shù)據(jù)顯示，我國農(nóng)業(yè)和生活領(lǐng)域的水污染治理面臨著新的嚴峻挑戰(zhàn)。微藻生物膜培養(yǎng)技術(shù)為水環(huán)境治理和生物燃料生產(chǎn)提供了一種節(jié)能和節(jié)水的方法。近幾年，國內(nèi)生物膜去污技術(shù)在反應器優(yōu)化設(shè)計、生物膜培養(yǎng)和環(huán)境控制等方面積累了實踐經(jīng)驗，但總體上仍面臨關(guān)鍵技術(shù)和成本困境，如生物膜生長受限、代謝產(chǎn)物差異大且不穩(wěn)定、生物膜去污系統(tǒng)運營成本高等。

首先，生物膜生長及利用依然受限，微藻生物膜的結(jié)構(gòu)完整性與通透性相矛盾。生物膜脫落是由多種因素綜合作用導致膜結(jié)構(gòu)多孔性過度的結(jié)果。要充分利用初始吸附、EPS以及藻菌的協(xié)同效應在平衡生物膜通透性與結(jié)構(gòu)完整性上的重要作用。

其次，光自養(yǎng)生物膜培養(yǎng)方式單一，加上污水環(huán)境的復雜多變，生物量和高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量普遍低且不穩(wěn)定。僅通過反應器集成提高產(chǎn)率，能耗成本較高，而脅迫策略刺激油脂合成往往會導致生物量降低。因此，需要進一步創(chuàng)新生物膜培養(yǎng)模式?；旌蠣I養(yǎng)生物膜最大限度地利用了所投入的光照和營養(yǎng)成分等資源，是生物膜去污技術(shù)應用的重要發(fā)展趨勢。

最后，生物膜去污系統(tǒng)普遍存在運營成本高、容易被污染和技術(shù)不成熟等問題。要在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，加大投入力度，揚長避短，持續(xù)推進生物膜去污系統(tǒng)的成熟和產(chǎn)業(yè)應用?？傮w上看，屋頂平板式生物膜系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)式生物膜系統(tǒng)和臥式平板反應器等模型的耦合度高，綜合性強，應用空間較大。HAPB的生物量和油脂產(chǎn)率高，在光照和營養(yǎng)物質(zhì)利用率方面優(yōu)勢明顯，但要達到規(guī)模應用還有很多工作要做。

為實現(xiàn)微藻去污生物膜系統(tǒng)的規(guī)模應用和推廣，研究者要做到：轉(zhuǎn)變思想觀念，具備系統(tǒng)思維和全局觀念；需要謀求深化合作，加大資源投入和研發(fā)力度；堅持綠色、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，提高微藻生物膜技術(shù)的集成整合力度，實現(xiàn)能源、資源、環(huán)境之間“1+1+1＞3”。